生活中計算機網路分層結構的例子

⑴ 網路層次結構

 網路層次結構

一、網路分層的原因 

1.網路通信面臨的一些問題：

硬體故障、網路擁塞、包延遲、包丟失、數據損壞、數據重復、數據亂序

2.假設：將所有工作分成面向應用與面向傳輸兩部分

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應用程序：QQ、微信、瀏覽器、播放器

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物理連接：網卡等

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這種方式的特點：* 應用程序完全了解本機網路連接的內部細節

                             *應用程序直接通過網路連接與其它應用程序通信

缺點：* 會造成大量的重復勞動

           * 擴展性太差

3.現在：將面向傳輸功能進一步細分為通信軟體和物理連接

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應用程序：QQ、微信、瀏覽器、播放器

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通信軟體： 起到「承上啟下」的作用

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物理連接：網卡等

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採用包交換機制在系統中增加若干中間層（主要是網路層），使應用程序不直接處理硬體連接

這種設計的好處是：* 開發新應用只要遵守通信軟體提供的介面即可實現通信功能

*出現新網卡時只需擴展通信軟體上層應用即可使用新網卡

4.網路之所以使用層次結構的原因：

（1）出於復雜問題的解決需要

（2）系統功能的擴展性需要

二、網路的層次結構

1.層次結構的兩大特點：

*層次性：發送方—（由高到低）單向依賴

                接收方—（由低到高）單向依賴

*結構性：上層起著隱藏下層細節和統一下層差異的作用

2.網路體系結構：網路通信功能的層次構成、各層的通信協議規范和相鄰層的介面協議規范的集合。

     層次    協議      介面

每一層的目的都是向它上一層提供一定服務而把如何實現這一服務的細節對

上層加以屏蔽。

3.協議

* 協議就是一組規則和約定。

* 計算機網路協議

系統：包括一個/多個實體、在物理上明顯區分的主體

例如：主機、路由器、交換機、AP等

 實體：系統中能夠收發信息和處理信息的任何東西

例如：Email、ftp、www 

*計算機網路協議：網路中兩個實體之間控制數據通信的規則和約定的集合。

4.計算機網路協議的要素

*語法（數據結構、編碼和信號電平等）：1.消息格式、編碼2.HTML網頁表示

3.TCP報文格式

* 語義（用於協調和差錯處理的控制信息）：1.雙方「握手」控制信息

                                                                      2.TCP一方主動發出建立請求

                                                                      3.TCP另一方表態是否同意或拒絕連接

* 時序（傳輸速率匹配和事件先後順序）：1.雙方握手過程規定 2.先和伺服器

建立TCP連接3.在請求某個HTML網頁

5.層次結構的有關概念

*第n層協議：一台機器的第n層與另一台機器的的第n層進行通話採用的規則和約定。

*對等實體：不同機器中組成相同協議層的實體

*介面：位於相鄰層間，定義下層向上層提供的原語操作和服務

*協議棧：特定系統使用的一組協議

6.計算機網路體系結構分層原則

*協議分層原則：目標機器第n層收到的對象應與源機器第n層發出的「對象」完全一致

*協議棧 ：1.上層隱藏下層的細節 2.上層統一下層的差異 3.上層彌補下層的不足

7.層次劃分設計的問題

*標識接收方/發送方機制：機器上的進程需要某種手段標識它想和哪個進程通話

*數據傳輸規則：傳輸形式、數據的順序、收發雙方的同步。。。

*差錯控制：確定錯誤檢測和錯誤糾正方法

*多路復用：下層可決定為多個上層通信使用同一個連接

*路由選擇：在多條可能的路徑中選定一條

三、網路協議與服務

1.服務提供者與服務使用者

* 服務提供者：使用下層服務的實體

  服務使用者：為上層提供服務的實體

* 第N層實體：1.實現的功能為N+1層使用 2.利用第N-1層來實現本層的功能

                      3.既是第N+1層的服務提供者又是第N-1層服務用戶

2.服務分類

（1）面向連接

* 有連接服務/面向連接服務：1.類似於電話服務 2.本質上數據結構是一個管道

* 其發送的形式有兩種：1.報文序列：保持發送數據的邊界 2.不保次發送數據的邊界

（2）無連接

* 無連接服務：1.類似於郵政服務 2.每次發送一個報文 3.每個報文都給出詳細的目標地址信息

* 其根據服務質量可劃分為兩種：1.無確認：不能確定接收方是否收到 2.有確認：能確認發送是否成功

3.如何使用下層服務

* 服務：形式上由一組原語（操作）來描述

* 原語：上下兩層通信形式

* 參數：用來傳遞數據和控制信息

* 國際上定義的4個原語：

1.Request：由服務使用者發出/要求服務做某種工作

2.Indication：由服務提供者發出/通知發生了某事件

3.Respone：由服務使用者發出/表示對某個事件的響應

4.Confirm：由服務提供者發出/報告事件的響應

* 服務原語的時序性

4.服務與協議是完全分離的

* 服務（上下關系）：1.服務是各層向它的上層提供的一組原語（操作）

                                  2.服務定義了該層能為它的用戶完成的操作

                                  3.服務只與兩層之間的介面有關

* 協議（水平關系）：1.協議是一組規則

                                  2.決定同層對等實體交換幀、包和報文的格式和意義

                                  3.實體用協議來實現他們向上層提供的服務

四、網路標准與標准化組織

* 標准化是規模化的基礎

優點：1.能保證設備/軟體有一個大市場

           2.允許來自多個廠商產品的互通

           3.使用戶在設備選擇和使用中有更多的靈活性

* 標准及其分類

  標准：標準是一組規定的規則、條件或要求

* 一些有關的標准化組織

ITU ISO ANSI IEEE（制定通信和信息系統領域的標准）

網際網路標准：IRTF IETF RFC

五、TCP-IP模型及網際網路

*  TCP是傳輸層的協議 IP是網路層的協議

*  TCP/IP設計目標：1.互聯網路 2.保護子網硬體 3.體系結構靈活 4.網路故障不能影響兩端之間連接

*                              應用層

                               傳輸層

                               網路層

                          主機-網路層————>交換機、集線器、接入點

                     （ 802.3/802.11）

* 主機-網路層

（1）主要功能：1.端系統與其所接網路之間的數據交換 2.特定軟體取決於所用的網路類型

（2）設計優點：1.將網路訪問功能隔離成一個單獨層次 2.網路訪問層之上的通信軟體不必關心所用的網路類型

（3）又分為兩層：*  物理層：1.設備與介質/網路之間的物理介面

                                                 2.規范傳輸介質特性，信號、數據率及相關方面

                               *  網路訪問層：1.主機與網路之間的數據交換

                                                       2.發送主機必須向網路提供目的主機的地址

* 網路互聯層（互聯協議：IP、ICMP、IGMP、ARP/RAPP、BGP/OSPF）

基本任務：1.採用存儲-轉發技術 

                   2.提供Best-effort服務 

                   3.處理來自傳輸層的報文發送請求（主機）

                   4.處理入境數據包的轉發（路由器） 

                   5.處理ICMP報文

* 傳輸層（TCP/UDP）

（1）主要功能：1.提供端-端的數據傳送服務

                           2.為應用層隱藏底層網路的細節

（2）TCP/IP在無連接的基本傳送服務IP之上既提供了無連接服務，也提供了可靠的有連接服務

* 應用層

應用層服務：1.虛擬終端（TELNET）協議

                      2.文件傳輸協議（FTP）

                      3.簡單郵件傳輸協議（SMTP）

                      4.域名服務（DNS）

                      5.超文本傳輸協議（HTTP）

⑵ 網路常見結構有哪些

計算機網路的最主要的拓撲結構有匯流排型拓撲、環形拓撲、樹形拓撲、星形拓撲、混合型拓撲以及網狀拓撲。除了匯流排型、橡告凳環型、星型還有樹形、混合型和網狀拓撲結構。

環形拓撲、星形拓撲、匯流排型拓撲是三個最基本的拓撲結構。在區域網中，使用最多的是星形結構。

1、匯流排型拓撲：

匯流排型拓撲是一種基於多點連接的拓撲結構，是將網路中的所有的設備通過相應的硬體介面直接連接在共同的傳輸介質上。匯流排拓撲結構使用一條所有PC都可訪問的公共通道，每台PC只要連一條線纜即可。在匯流排型拓撲結構中，所有網上微機都通過相應的硬體介面直接連在匯流排上， 任何一個結點的信息都可以沿著匯流排向兩個方向傳輸擴散，並且能被匯流排中任何一個結點所接收。

7、蜂窩拓撲結構：

蜂窩拓撲結構是無線區域網中常用的結構。

⑶ 網路分層結構的優點(整個網路體系)試舉例說明 要詳解啊·謝謝！~

第一層：物理層（PhysicalLayer)，規定通信設備的機械的、電氣的、功能的和過程的特性，用以建立、維護和拆除物理鏈路連接。具體地講，機械特性規定了網路連接時所需接插件的規格尺寸、引腳數量和排列情況等；電氣特性規定了在物理連接上傳輸bit流時線路上信號電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率距離限制等；功能特性是指對各個信號先分配確切的信號含義，即定義了DTE和DCE之間各個線路的功能；規程特性定義了利用信號線進行bit流傳輸的一組操作規程，是指在物理連接的建立、維護、交換信息是，DTE和DCE雙放在各電路上的動作系列。
在這一層，數據的單位稱為比特（bit）。
屬於物理層定義的典型規范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。

第二層：數據鏈路層（DataLinkLayer):在物理層提供比特流服務的基礎上，建立相鄰結點之間的數據鏈路，通過差錯控制提供數據幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，並進行各電路上的動作系列。
數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址定址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。
在這一層，數據的單位稱為幀（frame）。
數據鏈路層協議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。

第三層是網路層(Network layer)

在計算機網路中進行通信的兩個計算機之間可能會經過很多個數據鏈路，也可能還要經過很多通信子網。網路層的任務就是選擇合適的網間路由和交換結點， 確保數據及時傳送。網路層將數據鏈路層提供的幀組成數據包，包中封裝有網路層包頭，其中含有邏輯地址信息- -源站點和目的站點地址的網路地址。

如果你在談論一個IP地址，那麼你是在處理第3層的問題，這是「數據包」問題，而不是第2層的「幀」。IP是第3層問題的一部分，此外還有一些路由協議和地址解析協議（ARP）。有關路由的一切事情都在第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。網路層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能。
在這一層，數據的單位稱為數據包（packet）。
網路層協議的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。

第四層是處理信息的傳輸層(Transport layer)。第4層的數據單元也稱作數據包（packets）。但是，當你談論TCP等具體的協議時又有特殊的叫法，TCP的數據單元稱為段（segments）而UDP協議的數據單元稱為「數據報（datagrams）」。這個層負責獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數據單元碎片、亂序到達的數據包和其它在傳輸過程中可能發生的危險。第4層為上層提供端到端（最終用戶到最終用戶）的透明的、可靠的數據傳輸服務。所為透明的傳輸是指在通信過程中傳輸層對上層屏蔽了通信傳輸系統的具體細節。
傳輸層協議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。

第五層是會話層(Session layer)

這一層也可以稱為會晤層或對話層，在會話層及以上的高層次中，數據傳送的單位不再另外命名，統稱為報文。會話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用之間通信的機制。如伺服器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。

第六層是表示層(Presentation layer)

這一層主要解決用戶信息的語法表示問題。它將欲交換的數據從適合於某一用戶的抽象語法，轉換為適合於OSI系統內部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉換數據服務。數據的壓縮和解壓縮， 加密和解密等工作都由表示層負責。

第七層應用層(Application layer)，應用層為操作系統或網路應用程序提供訪問網路服務的介面。
應用層協議的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。